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污泥处理方法 1前言 厌氧消化是污泥处理常用的减容稳定工艺，具有能耗低、污泥稳定性好、产生沼气等优点，但由于污泥固体的生物可降解性低，完全的厌氧消化需相当长的时间，即使20~30d的停留时间仅能去除30%～50％的挥发性固体（VSS），污泥固体细胞分解和胞内生物大分子水解为小分子，是厌氧消化的限速步骤，因此提高厌氧消化效率的一个主要途径是促进污泥细胞的分解，增强其生物可降解性〔1、2〕目前有几种促进污泥分解的方法〔3、4〕（1）热解法；（2）化学法：酸或碱处理。（3）机械法：超声波、球磨、高压均质和剪切均质等；（4）氧化法：过氧化氢和臭氧氧化；（5）生物法：酶处理。在污泥厌氧消化前采用这些技术进行强化处理，可增强生物降解效率，并减少污泥处理量。2　污泥厌氧消化的强化技术2.1热解污泥中的碳水化合物和脂类相对易下降解，而蛋白质却难以被水解酶水解，采用热解预处理可以破坏细胞壁促使蛋白质释放而得以降解。热解处理可应用于不同类型的污泥。对于初沉污泥，热处理并不能提高其降解性，但能增强其脱水性能Li等 〔5〕发现活性污泥的最佳热处理条件是170℃加热60min，小试实验结果表明在随后的厌氧消化中，经热解的污泥只需 5d停留时间COD去除率即可达到 60％。造纸工业污泥最佳的热解温度为150℃～160℃，这是由于造纸污泥含有较多的纯生物体。研究表明，在135℃热解处理后的污泥消化VSS破坏率比对照污泥在15d、12d的停留时间下，分别增加了135％、 235％。热解强化处理的效果并不与温度成正比，温度过高会对厌氧消化产生负面影响。? 〔6〕发现活性污泥的最佳热解温度在175℃左右，温度再高效果会出现下降。另有研究者发现，温度超过200℃热解处理会导致厌氧消化产气量的下降，这可通过一种分子内反应—Maillard反应解释。在此反应中，减少的糖类与氨基酸反应生成一种褐色的多聚氮，其溶解性和组成与腐殖酸相似，这种物质很难降解甚至起抑制作用。虽然在 100℃以下的低温就开始产生这种反应，但其产生量随着温度升高以及停留时间增加而增多，并可能形成二恶英。? 〔7〕报道，挪威的 Hias污水处理厂运用热解对污泥进行厌氧消化的强化处理，生产规模运行3年，效果良好。该厂采用相应的蒸气压将污泥在130℃～180℃加热 30min，生物细胞破裂分解，细胞内水释放出来而改变了污泥的粘滞度，使污泥中含有更高的溶解性固体，因此热解可提高消化池污泥浓度。与无强化处理的技术相比，热解处理可使消化池体积减半，而且大幅度增强污泥脱水性能，污泥脱水率可提高60%～80％，消化污泥的缓冲能力加强，污泥更为稳定，臭味大大减少且易了堆放。此外，还可以起到消毒灭菌的作用，并提高产气量。2.2碱处理碱处理可在常温下以较低用量达到促进细胞分解的目的，Woodard等〔8〕研究表明碱处理可以有效地溶解50%~60％的制药污水污泥。研究者采用NaOH 预处理污泥，探讨了在单级高速厌氧消化池中的消化情况〔2〕未经NaOH处理的污泥浓度（TS）为1％，NaOH处理方式分别为 20meq/L（1％TS）、40 meq/L（1％TS）、20meq/L（2％TS）。碱处理的污泥消化后可溶部分降低，未经碱处理的污泥可溶部分略有升高，这是由于酶的缓慢水解作用，但是水解产物中可降解的有机物很快被利用，难降解物质逐渐积累。污泥经碱处理后进行厌氧消化，底物去除速率明显增加。若消化的HRT较短，则碱处理有助于提高污泥稳定性。厌氧消化HRT为7．5d，碱处理使有机物稳定效率提高两倍，处理后污泥比对照污泥的VSS去除率提高72％，COD去除率提高76％，有机物去除率随着NaOH浓度和污泥固体浓度的增大而增大。碱处理的污泥进行厌氧消化产气量增加，甲烷产量随着NaOH浓度的提高而增大，原因主要是碱处理污泥含有更多的溶解性有机物，消化过程中可被厌氧微生物迅速利用减处理污泥的小颗粒污泥大大增多，这些小颗粒污泥在厌氧消化中会优先被去除，污泥总比表面积下降而增大了脱水率。研究者也提出了用BMP（biochemcal methane potential，生化甲烷电势），测试碱处理对厌氧消化动力学和消化效率的影响，其动力学方程式为 〔9〕Y=Lu（l－e-kt）Y—t时刻有机物的去除（mg/LCOD）；Lu—最后可降解的有机物（mg/LCOD）；k—反应速率常数（d-1）。碱处理对生物降解性有一定抑制作用，其原因有三种解释：（1）碱处理过程中会释放出一些抑制性分子；（2）分子内反应（如 Maillard反应）导致难降解化合物的形成；（3）Na+等其它离于影响了生物可降解性。研究者探讨了Na+和 OH-的影响以分析限制生物可降解性的根本因素。当NaOH浓度超过 5g/L时，污泥生物